дано:
- массовая доля углерода (C): 12,5%
- соотношение атомов азота (N) к водороду (H): 1 : 4
- соотношение атомов азота (N) к кислороду (O): 1 : 1,5
найти:
формула вещества.
решение:
1. Обозначим количество атомов N как x. Тогда:
- количество атомов H = 4x,
- количество атомов O = 1,5x.
2. Подсчитаем общее количество атомов в формуле:
Общее количество атомов = x (N) + 4x (H) + 1,5x (O) + количество C.
Это можно выразить как:
Общее количество атомов = x + 4x + 1,5x + y, где y - количество атомов C.
3. Используем информацию о массовой доле углерода:
Так как масса углерода составляет 12,5%, то оставшиеся 87,5% массы принадлежат другим элементам (N, H, O).
4. Определим молекулярные массы:
M(C) = 12 г/моль, M(H) = 1 г/моль, M(N) = 14 г/моль, M(O) = 16 г/моль.
5. Составим уравнение для массовых долей:
mass(C) = y * M(C),
mass(N) = x * M(N),
mass(H) = 4x * M(H),
mass(O) = 1,5x * M(O).
6. Запишем уравнение для массовой доли углерода:
y * 12 / (y * 12 + x * 14 + 4x * 1 + 1,5x * 16) = 0,125.
7. Упрощаем:
y * 12 = 0,125 * (y * 12 + 14x + 4x + 24x)
или
y * 12 = 0,125 * (y * 12 + 42x).
8. Переносим все на одну сторону и упрощаем:
y * 12 - 0,125y * 12 = 0,125 * 42x,
0,875y * 12 = 5,25x,
y ≈ 0,6x.
9. Предположим, что x = 2, тогда y ≈ 1,2. Но поскольку число атомов должно быть целым, мы примем x = 2:
- N = 2,
- H = 4 * 2 = 8,
- О = 1,5 * 2 = 3.
10. Подставим значение y (количество C):
Принимаем y = 1 (для простоты).
11. Формула получается:
C1N2H8O3.
ответ:
Формула вещества: C1N2H8O3 или сокращенно CNO4H8.